بررسی تأثیر پارامترهای پرتودهی در رشد ریزساختارها بر روی سطح سیلیکون توسط تابش پرتو لیزر در حضور گاز sf6

تابش دهی لیزری به عنوان یک روش موثر برای اصلاح سطح جامدات در بازه وسیعی از مواد شامل فلزات، نیمه هادی ها و دی الکتریک ها مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش با تابش پالس های نانوثانیه ای لیزر اگزایمر آرگون فلوراید (nm 193) با چگالی انرژی j/cm2 4 بر سطح سیلیکون در مجاورت گاز sf6 ریزمخروط های منظمی بر بالای سطح اولیه ایجاد شده اند که هندسه و ترکیب شیمیایی سطح را تغییر داده اند. با افزایش فشار گاز sf6 از mbar 1000-0 ارتفاع ریزمخروط ها به µm90 افزایش یافته و قطر آنها تا µm5 کاهش می یابد. رشد ریزساختارها باعث می شود بازتاب سطحی سیلیکون به شدت کاهش یافته و جذب نوری آن در بازه طیفی µm 3-2/0 تا %80 ارتقاء یابد. این میزان افزایش جذب در ناحیه طول موج های کوتاه تر از mµ 1/1 (انرژی های بیشتر از گاف انرژی سیلیکون) بدلیل حضور ریزساختارها برروی سطح و افزایش احتمال به تله افتادن فوتون ها و بازتاب مکرر آنها در میان ریزمخروط ها است. در طول موج های بیشتر از mµ 1/1 بدلیل نوع آلایش شبکه سیلیکون و نفوذ ناخالصی های سولفور و فلوئور تولید شده در حین تابش دهی، جذب نوری افزایش یافته است. تولید این ناخالصی ها در پلاسمای القایی توسط طیف سنجی فروشکست القایی لیزری(libs) و حضور آنها در سطح سیلیکون تابش دیده توسط آنالیز الگوی پراش اشعه ایکس(xrd) آشکار شده است. سیلیکون ریزساختارشده در مقایسه با سیلیکون متخلخل جذب نوری کمتری از خود نشان می دهد اما پایداری ساختارهای سطحی آن در برابر حرارت بیشتر از ساختارهای شکل گرفته در سطح سیلیکون متخلخل است. اندازه گیری مقاومت سطحی سیلیکون ریزساختار به روش واندرپاو(van der pauw) نشان می دهد که بدلیل رشد ریزمخروط ها و افزایش طول مسیر حرکت حامل های سطحی، مقاومت سطحی سیلیکون افزایش یافته است. همچنین میزان مقاومت سطحی در برابر تابش نور با طول موج های مختلف بر سطح، با افزایش طول موج پرتو فرودی کاهش می یابد.تغییر خواص نوری و الکتریکی سیلیکون ریزساختارشده کاربرد آن را به عنوان سلول های خورشیدی، آشکارسازهای مادون قرمز پهن باند و حساسه هایی با کارآیی بالا نوید می دهد.